Geosmin sintaz - Geosmin synthase

Geosmin sintezi
Geosminsynthase2.png
Bashorat qilingan streptomitsiyalar - bu mitseliya hosil qiluvchi aktinobakteriyalar bo'lib, ular tuproqda yashaydi, ular yomg'irdan keyin tuproqqa "tuproq hidini" beradi, bu esa qimmatbaho toshlar borligidan kelib chiqadi. - Ushbu fikr Geosmin Synthae ning s.lokeshwar 007 tuzilishi tomonidan berilgan. I-TASSER bashorat qilish[1][2][3]
Identifikatorlar
EC raqami4.1.99.16
Ma'lumotlar bazalari
IntEnzIntEnz ko'rinishi
BRENDABRENDA kirish
ExPASyNiceZyme ko'rinishi
KEGGKEGG-ga kirish
MetaCycmetabolik yo'l
PRIAMprofil
PDB tuzilmalarRCSB PDB PDBe PDBsum
Germakradienol sintaz
Identifikatorlar
OrganizmStreptomyces avermitilis
BelgilargeoA
Entrez1210359
RefSeq (mRNA)BA000030.3
RefSeq (Prot)BAC69874.1
UniProtQ82L49
Boshqa ma'lumotlar
EC raqami4.1.99.16
Xromosomagenom: 2,64 - 2,64 Mb
Terpen sintaz oilasi, metallni bog'lash sohasi
Identifikatorlar
BelgilarTerpene_synth_C
PfamPF03936
InterProIPR005630
SCOP25a / QOIDA / SUPFAM

Geosmin sintaz yoki germakradienol-geosmin sintaz bifunktsional sinfni belgilaydi fermentlar konversiyasini katalizlovchi farnesil difosfat (FPP) ga geosmin, a o'zgaruvchan tuproq hidi bilan mashhur bo'lgan organik birikma.[4][5] The N-terminal oqsilning yarmi farnesil difosfatning konvertatsiyasini katalizlaydi germakradienol va germakren D, undan keyin C-terminali - germakradienolni geosminga tezkor konversiyasi.[5] FPP ning geosminga aylanishi ilgari a tarkibidagi bir qancha fermentlarni o'z ichiga oladi deb o'ylagan biosintez yo'l.[6]

Turlarning tarqalishi

Geosmin turli xil mikroblarda uchraydi siyanobakteriyalar va aktinobakteriyalar.[7][8] Geosmin ham topilgan miksobakteriyalar, qo'ziqorinlar, artropodlar, va lavlagi kabi o'simliklar.[9] Geosmin sintazida (SCO6073 tomonidan kodlangan) o'tkazilgan tadqiqotlar asosida Streptomyces coelicor va shu bilan boshqa ma'lum yoki taxminiy geosmin sintazlari (45-78% o'ziga xosligi) o'rtasidagi ketma-ketlikning o'xshashligi, barcha geosmin sintazlari bir xil tarzda ishlaydi degan faraz qilingan.[5][10] Mavjud bakterial genomik ma'lumotlarning skriningi natijasida prokaryotik organizmlarning ushbu sohasidagi kamida 55 ta taxminiy geosmin sintazlari bashorat qilindi.[9]

Funktsiyasi va mexanizmi

I-TASSER yordamida geosmin sintazining C-terminal domenini bashorat qilish[1][2][3]
I-TASSER yordamida geosmin sintazining N-terminal domenini bashorat qilish[1][2][3]

Ikki alohida faol sayt

Geosmin sintazasi taxminan 726 ga teng aminokislotalar uzunlikda va N-terminalda va C-terminalda mos ravishda ikkita ajralib turuvchi faol maydonga ega (ichida S. coelicor N-terminal domeni 1-319 aminokislotalardan iborat, C-terminal domeni esa 374-726), ikkalasi ham sesquiterpen sintaziga o'xshaydi. pentalenen sintaz.[5][11] Sintazning N- va C-terminal ikkala yarmi ham o'z ichiga oladi aspartat - uch yadroli bog'laydigan boy domenlar (navbati bilan DDHFLE va DDYYP) va NSE aminokislota motifi (NDLFSYQRE va NDVFSYQKE). magniy.[5][12] Magniy zarur kofaktor, bu holda sintaz katalitik faollikning to'liq etishmasligini ko'rsatadi.[5]

FPP rekombinant geosmin sintaz bilan inkubatsiya qilingan tajribalarda, sintaz konsentratsiyasini oshirish yoki inkubatsiya vaqtini ko'paytirish oraliq germakradienolga nisbatan geosminning mutloq va nisbiy o'sishiga olib keldi; bu geosmin sintazining faqat fermentlar bilan bog'langan oraliq moddalar qatorida ta'sir qilmasligini ko'rsatadi. Buning o'rniga, germakradienol N-terminal domenidan ajralib chiqadi va keyin geosminga yakuniy o'tish uchun C-terminal domeniga qaytadi.[5]

Maqsadli mutagenez magneziumni N-terminal bilan bog'lash joylari natijasida FPP ni germakradienol va germakren D ga aylantirishga qodir bo'lmagan ferment paydo bo'ldi.[5] C-terminalli magnezium bilan bog'lanish joylarining maqsadli mutagenezi natijasida germakradienoldan geosmingacha bo'lgan reaktsiyaning ikkinchi yarmini katalizatsiyalashga qodir bo'lmagan ferment paydo bo'ldi, ammo baribir FPPni germakradienol va germakren D ga aylantirishga qodir.[5] Geosmin sintazining faqat N-terminal yoki C-terminal yarmlarining kesilgan mutantlari ham o'zlarining reaktsiyalarini katalizatsiyalashga qodir bo'lib, geosmin sintazining N- va C-terminal yarmlari mohiyatan ikkita alohida va mustaqil fermentlar ekanligiga yana bir dalil beradi.[5]

N terminalni takrorlash

Geosmin sintazining N-terminal yarmi magistral bilan bog'laydigan ikkinchi NSE motifini o'z ichiga oladi, birinchisining pastki qismida taxminan 38 ta qoldiq.[5] Ushbu takrorlangan NSE motifining maqsadli mutagenezi sintazning katalitik faolligini sezilarli darajada o'zgartirmaydi va bu uning hech qanday funktsional rolga ega emasligini anglatadi.[5] Ushbu quyi oqimning takroriy motifi boshqa ma'lum yoki taxminiy geosmin sintazlarida yaxshi saqlanib qolgan, bu uning hali kashf etilmagan yoki evolyutsion rivojlanishning qoldig'i bo'lishi mumkin bo'lgan rolga ega ekanligini anglatadi.[5]

Tavsiya etilgan mexanizm

Mexanizmdagi birinchi qadam diffosfat guruhidan uzoqda bo'lgan FPP ning uglerod-uglerodli qo'shaloq bog'lanishidir, bu tsikl hosil qilib, difosfat bilan tutashgan uglerodga hujum qiladi. karbokatsiya difosfat guruhini yo'qotish bilan.[5][13] 1,3 gidridning siljishi karbokatsiyani eng yaqin uglerod-uglerod qo'shaloq bog'lanishiga yaqinlashtiradi; protonning yo'qolishi yangi uglerod-uglerodli qo'shma bog'lanishni hosil qiladi va karbokatsionga qo'shni bo'lgan uglerod-uglerodli qo'shaloq bog'lanishni ushbu zaryadlangan guruhni o'chirishga imkon beradi va yon mahsulot germakren D ni hosil qiladi.[5][13] Shu bilan bir qatorda, birinchi bosqichda hosil bo'lgan karbokatsiya darhol protonni yo'qotib, oraliq hosil qiladi izolepidozen, keyinchalik germakradienol hosil qilish uchun suv tomonidan hujumga uchraydi.[5][13] Germakradienolni qayta ishlashga proton boshlangan siklizatsiya va oraliq mahsulotni ishlab chiqaruvchi retro-Prins tipidagi yangi parchalanish kiradi. oktalin va yon mahsulot aseton. Nihoyat, protonatsiya, gidridning 1,2 siljishi va suv bilan söndürme oktalinni geosminga aylantiradi.[5][10][14]

Sanoat ahamiyati

Geosmin odamlarda trillionga ~ 10-100 qismni aniqlash juda past darajaga ega.[15] Turli mikroblar tomonidan ishlab chiqarilgan geosmin suv ta'minotini ifloslantirishi, iste'molchilarning ishonchini pasaytirishi va suv ta'minoti ko'rsatkichlarini pasayishi mumkin.[7][16] Geosmin bilan ifloslangan suv ta'minotini davolash uchun qilingan tadbirlardan biri mis sulfat qo'shilishi bo'lib, atrof muhitga ta'sir qilishi mumkinligi sababli bahsli hisoblanadi.[17]

Geosmin sintazining ifodasini atrof-muhitning har xil sharoitlari bilan (masalan, yorug'lik va harorat) bog'lashga urinishlar sintaz ishlab chiqarishni hujayralar o'sishi bilan o'zaro bog'liqligini ko'rsatdi, ammo ularga sezilarli ta'sir ko'rsatmadi. kunlik tsikllar.[16][18] Geosmin ishlab chiqarish, shuningdek, FPP ga o'tadigan prekursorlar uchun raqobatlashadigan yo'llarning o'chirilishi bilan ko'rsatib o'tilganidek, substratning mavjudligi bilan bog'liq bo'lib, geosmin ishlab chiqarishni ko'payishiga olib keldi.[18] Geosmin sintazasi va uning saqlanib qolgan va funktsional jihatdan muhim tarkibiy qismlari haqida tobora ko'payib borayotgan bilimlar a rivojlanishiga olib keldi DNK PCR mikroorganizmlarni o'z ichiga olgan geosmin sintazini yaxshiroq aniqlashga imkon beradigan ekran, bu geosmin ishlab chiqarilishini va suv ta'minotidagi ifloslanishni yaxshiroq nazorat qilishga imkon beradi.[17]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Chjan Y (2008 yil yanvar). "Proteinli 3D tuzilishini bashorat qilish uchun I-TASSER server". BMC Bioinformatika. 9 (40): 40. doi:10.1186/1471-2105-9-40. PMC  2245901. PMID  18215316.
  2. ^ a b v Roy A, Kukukural A, Chjan Y (aprel 2010). "I-TASSER: avtomatlashtirilgan oqsil tuzilishi va funktsiyalarini bashorat qilish uchun yagona platforma". Tabiat protokollari. 5 (4): 725–38. doi:10.1038 / nprot.2010.5. PMC  2849174. PMID  20360767.
  3. ^ a b v PyMOL molekulyar grafikalar tizimi, 1.5.0.4 versiyasi Shredinger, MChJ.
  4. ^ Q9X839 (CYC2_STRCO) ko'rib chiqildi, UniProtKB / Swiss-Prot, UniProt, 2012 yil 28-noyabr, olingan 17 fevral, 2013
  5. ^ a b v d e f g h men j k l m n o p q Jiang J, He X, Cane DE (2007 yil noyabr). "Ikki funktsiyali Streptomyces coelicolor fermenti bilan tuproqdagi hidli geosminning biosintezi". Tabiat kimyoviy biologiyasi. 3 (11): 711–5. doi:10.1038 / nchembio.2007.29. PMC  3013058. PMID  17873868.
  6. ^ Daum M, Herrmann S, Uilkinson B, Bechtold A (aprel 2009). "Bakterial izoprenoid biosintezida ishtirok etadigan genlar va fermentlar". Kimyoviy biologiyaning hozirgi fikri. 13 (2): 180–8. doi:10.1016 / j.cbpa.2009.02.029. PMID  19318289.
  7. ^ a b Agger SA, Lopez-Gallego F, Hoye TR, Shmidt-Dannert C (sentyabr 2008). "Nostoc punctiforme PCC 73102 va Nostoc sp. Shtamm PCC 7120 dan sesquiterpene sintazlarini aniqlash". Bakteriologiya jurnali. 190 (18): 6084–96. doi:10.1128 / jb.00759-08. PMC  2546793. PMID  18658271.
  8. ^ Gerber NN, Lechevalier HA (1965 yil noyabr). "Geosmin, aktinomitsetlardan ajratilgan, yerdan hidlanadigan modda". Amaliy mikrobiologiya. 13 (6): 935–8. PMC  1058374. PMID  5866039.
  9. ^ a b Citron CA, Gleitzmann J, Laurenzano G, Pukall R, Dickschat JS (yanvar 2012). "Terpenoidlar aktinomitsetlarda keng tarqalgan: ikkilamchi metabolizm va genom ma'lumotlarining o'zaro bog'liqligi". ChemBioChem. 13 (2): 202–14. doi:10.1002 / cbic.201100641. PMID  22213220.
  10. ^ a b Jiang J, Cane DE (2008 yil yanvar). "Geosmin biosintezi. Germakradienolni geosminga aylantirishda parchalanish mexanizmi". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 130 (2): 428–9. doi:10.1021 / ja077792i. PMC  2533842. PMID  18095692.
  11. ^ Cane DE, Vatt RM (2003 yil fevral). "Geosmin biosinteziga taalluqli Streptomyces coelicolor-dan olingan germakradienol sintazining ifodasi va mexanik tahlili". Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari. 100 (4): 1547–51. doi:10.1073 / pnas.0337625100. PMC  149869. PMID  12556563.
  12. ^ Degenhardt J, Köllner TG, Gershenzon J (oktyabr 2009). "Monoterpen va sesquiterpen sintazlari va o'simliklarda terpen skelet xilma-xilligining kelib chiqishi". Fitokimyo. 70 (15–16): 1621–37. doi:10.1016 / j.hytochem.2009.07.030. PMID  19793600.
  13. ^ a b v He X, Cane DE (2004 yil mart). "Grepacradienol / germacrene D sintazining mexanizmi va stereokimyosi Streptomyces coelicolor A3 (2)". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 126 (9): 2678–9. doi:10.1021 / ja039929k. PMID  14995166.
  14. ^ Jiang J, He X, Cane DE (iyun 2006). "Geosmin biosintezi. Streptomyces coelicolor germacradienol / germacrene D sintazi farnesil difosfatni geosminga aylantiradi". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 128 (25): 8128–9. doi:10.1021 / ja062669x. PMID  16787064.
  15. ^ Cane DE, He X, Kobayashi S, Omura S, Ikeda H (avgust 2006). "Streptomyces avermitilis-dagi geosmin biosintezi. Molekulyar klonlash, eksperiment va germakradienol / geosmin sintazini mexanik o'rganish". Antibiotiklar jurnali. 59 (8): 471–9. doi:10.1038 / ja.2006.66. PMID  17080683.
  16. ^ a b Giglio S, Seynt CP, Monis PT (dekabr 2011). "Cyanobacterium Anabaena Circinalis AWQC318 (1) da geosmin sintaz genining ifodasi". Fitologiya jurnali. 47 (6): 1338–43. doi:10.1111 / j.1529-8817.2011.01061.x. PMID  27020357.
  17. ^ a b Giglio S, Jiang J, Saint CP, Cane DE, Monis PT (Noyabr 2008). "Siyanobakteriyalarda geosmin ishlab chiqarish bilan bog'liq genni ajratish va tavsifi". Atrof-muhit fanlari va texnologiyalari. 42 (21): 8027–32. doi:10.1021 / es801465w. PMC  2746953. PMID  19031897.
  18. ^ a b Singh B, Oh TJ, Sohng JK (oktyabr 2009). "Doxorubicin biosintetik gen klasterini yo'q qilish orqali Streptomyces peucetius ATCC 27952 dan geosmin sintazini o'rganish". Sanoat mikrobiologiyasi va biotexnologiyalari jurnali. 36 (10): 1257–65. doi:10.1007 / s10295-009-0605-0. PMID  19557446.

Tashqi havolalar

  • Bilan bog'liq ommaviy axborot vositalari Geosmin sintaz Vikimedia Commons-da